ES2952659T3 - Aircraft ice protection system - Google Patents
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Abstract
Se describen sistemas de protección contra el hielo de aeronaves y métodos relacionados. En una realización, el sistema comprende una lámpara de descarga de gas configurada para emitir radiación infrarroja hacia una superficie interior del revestimiento de una aeronave y una fuente de energía eléctrica conectada operativamente a la lámpara de descarga de gas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)Aircraft ice protection systems and related methods are described. In one embodiment, the system comprises a gas discharge lamp configured to emit infrared radiation toward an interior surface of an aircraft skin and an electrical power source operatively connected to the gas discharge lamp. (Automatic translation with Google Translate, without legal value)
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Sistema de protección contra el hielo para aeronavesAircraft ice protection system
Campo técnicoTechnical field
La presente divulgación se refiere en general a la protección contra el hielo para aeronaves, y más particularmente, pero no exclusivamente, al uso de calor radiante para proporcionar protección contra el hielo a aeronaves.The present disclosure relates generally to ice protection for aircraft, and more particularly, but not exclusively, to the use of radiant heat to provide ice protection to aircraft.
AntecedentesBackground
Se sabe que una acumulación de hielo en un borde de ataque del ala de una aeronave durante el vuelo es indeseable. En los sistemas tradicionales de protección contra el hielo para aeronaves, el aire comprimido caliente se extrae desde un motor de la aeronave y se enruta a áreas del borde de ataque para eliminar tal acumulación de hielo (es decir, deshielo) o para evitar tal acumulación de hielo en el primer lugar (es decir, antihielo). Para cada ala, una válvula controla el flujo del aire comprimido hacia el borde de ataque del ala, mientras que un conducto "piccolo" distribuye el calor del aire comprimido caliente a lo largo de la región protegida del borde de ataque del ala. En los casos en los que se requiere protección contra el hielo en los slats del borde de ataque, se usa un conducto telescópico para suministrar aire comprimido caliente a los slats y acomodar el despliegue y la retracción de los slats. Después de usarse para calentar el borde de ataque, el aire comprimido se expulsa a través de orificios, normalmente en la superficie inferior del ala o slat. El uso de aire comprimido caliente para la protección contra el hielo puede dar como resultado un exceso de calor y, por tanto, energía transportada por el aire comprimido que se expulsa. Los documentos US2011/067726, US2,681,409 y FR920,828 cada uno divulga un sistema de protección contra el hielo para una aeronave.An accumulation of ice on a leading edge of an aircraft wing during flight is known to be undesirable. In traditional aircraft ice protection systems, hot compressed air is drawn from an aircraft engine and routed to leading edge areas to remove such ice buildup (i.e., deicing) or to prevent such buildup. of ice in the first place (i.e. anti-icing). For each wing, a valve controls the flow of compressed air toward the wing's leading edge, while a "piccolo" duct distributes the heat of the hot compressed air along the protected region of the wing's leading edge. In cases where ice protection is required on the leading edge slats, a telescopic duct is used to supply hot compressed air to the slats and accommodate deployment and retraction of the slats. After being used to heat the leading edge, the compressed air is exhausted through holes, usually on the underside of the wing or slat. The use of hot compressed air for ice protection can result in excess heat and therefore energy carried by the exhausted compressed air. Documents US2011/067726, US2,681,409 and FR920,828 each disclose an ice protection system for an aircraft.
SumarioSummary
Los aspectos de la invención proporcionan un sistema como se reivindica en las reivindicaciones adjuntas, cubriendo la presente divulgación, un método y una aeronave correspondientes.Aspects of the invention provide a system as claimed in the appended claims, the present disclosure covering a corresponding method and aircraft.
La invención se enumera en la reivindicación 1. Otras características seleccionadas se exponen en las reivindicaciones dependientes.The invention is set forth in claim 1. Selected other features are set forth in the dependent claims.
Según la reivindicación 1, se proporciona un sistema de protección contra el hielo para una aeronave, comprendiendo el sistema:According to claim 1, an ice protection system is provided for an aircraft, the system comprising:
un revestimiento de la aeronave, teniendo el revestimiento una superficie exterior expuesta a un flujo de aire ambiente durante el funcionamiento de la aeronave, y una superficie interior opuesta;an aircraft skin, the skin having an outer surface exposed to an ambient air flow during operation of the aircraft, and an opposite inner surface;
un miembro estructural de la aeronave, que tiene una superficie que refleja más la radiación infrarroja que la superficie interior del revestimiento;a structural member of the aircraft, which has a surface that is more reflective of infrared radiation than the inner surface of the skin;
una lámpara de infrarrojos configurada para emitir radiación infrarroja hacia la superficie interior del revestimiento; y una fuente de energía eléctrica conectada operativamente a la lámpara de infrarrojos,an infrared lamp configured to emit infrared radiation toward the interior surface of the liner; and an electrical power source operatively connected to the infrared lamp,
caracterizado porque la lámpara de infrarrojos está configurada para emitir radiación infrarroja hacia la superficie del miembro estructural y en el que el miembro estructural está configurado para reflejar parte de la radiación infrarroja hacia la superficie interior del revestimiento.characterized in that the infrared lamp is configured to emit infrared radiation towards the surface of the structural member and wherein the structural member is configured to reflect part of the infrared radiation towards the interior surface of the coating.
La lámpara de infrarrojos puede ser una lámpara de descarga de gas. La lámpara de descarga de gas puede ser una lámpara de descarga de gas xenón.The infrared lamp may be a gas discharge lamp. The gas discharge lamp may be a xenon gas discharge lamp.
La lámpara de descarga de gas puede ser una lámpara de descarga de gas criptón.The gas discharge lamp may be a krypton gas discharge lamp.
El sistema puede comprender:The system may comprise:
un sensor configurado para generar una señal de retroalimentación representativa de la temperatura del revestimiento; ya sensor configured to generate a feedback signal representative of the coating temperature; and
un controlador conectado operativamente a la lámpara de infrarrojos y al sensor, estando configurado el controlador para controlar la lámpara de infrarrojos en base a la señal de retroalimentación del sensor.a controller operatively connected to the infrared lamp and the sensor, the controller being configured to control the infrared lamp based on the feedback signal from the sensor.
El sensor puede comprender un pirómetro configurado para generar una señal de retroalimentación representativa de una temperatura de la superficie interior del revestimiento.The sensor may comprise a pyrometer configured to generate a feedback signal representative of a temperature of the interior surface of the coating.
El pirómetro se puede acoplar de forma térmicamente conductora al revestimiento.The pyrometer can be thermally conductively coupled to the coating.
El controlador puede configurarse para provocar una activación pulsada de la lámpara de infrarrojos. The controller can be configured to cause a pulsed activation of the infrared lamp.
El sistema puede comprender un reflector de lámpara configurado para dirigir al menos parte de la radiación infrarroja emitida por la lámpara de infrarrojos hacia la superficie interior del revestimiento.The system may comprise a lamp reflector configured to direct at least part of the infrared radiation emitted by the infrared lamp toward the interior surface of the coating.
La lámpara de descarga de gas puede estar configurada para emitir radiación infrarroja hacia una superficie de un miembro estructural de la aeronave donde la superficie del miembro estructural refleja más la radiación infrarroja que la superficie interior del revestimiento.The gas discharge lamp may be configured to emit infrared radiation toward a surface of a structural member of the aircraft where the surface of the structural member is more reflective of the infrared radiation than the interior surface of the skin.
La superficie interior del revestimiento puede ser de color negro.The inner surface of the lining may be black.
La superficie interior del revestimiento puede tener un acabado mate.The inner surface of the coating may have a matte finish.
La superficie interior del revestimiento puede comprender pintura.The interior surface of the coating may comprise paint.
La superficie interior del revestimiento puede comprender un recubrimiento anódico.The inner surface of the coating may comprise an anodic coating.
La superficie del miembro estructural puede comprender un metal pulido.The surface of the structural member may comprise a polished metal.
La superficie del miembro estructural puede comprender un acabado de espejo.The surface of the structural member may comprise a mirror finish.
El miembro estructural puede soportar parte del revestimiento.The structural member may support part of the cladding.
Las siguientes características se divulgan, pero no forman parte de las reivindicaciones:The following features are disclosed, but are not part of the claims:
El miembro estructural puede comprender un larguero, un rigidizador o un mamparo.The structural member may comprise a spar, a stiffener or a bulkhead.
El revestimiento puede comprender un material compuesto reforzado con fibras.The coating may comprise a fiber reinforced composite material.
Al menos parte de la radiación infrarroja emitida por la lámpara de descarga de gas puede tener una longitud de onda dentro de un intervalo de aproximadamente 3.8 μm a aproximadamente 4.3 μm.At least some of the infrared radiation emitted by the gas discharge lamp may have a wavelength within a range of about 3.8 μm to about 4.3 μm.
Al menos parte de la radiación infrarroja emitida por la lámpara de descarga de gas puede tener una longitud de onda dentro de un intervalo del infrarrojo medio.At least part of the infrared radiation emitted by the gas discharge lamp may have a wavelength within the mid-infrared range.
Al menos parte de la radiación infrarroja emitida por la lámpara de descarga de gas puede tener una longitud de onda dentro del intervalo del infrarrojo cercano.At least some of the infrared radiation emitted by the gas discharge lamp may have a wavelength within the near-infrared range.
El sistema puede comprender una guía de luz configurada para dirigir al menos parte de la radiación infrarroja emitida por la lámpara de descarga de gas hacia la superficie interior del revestimiento.The system may comprise a light guide configured to direct at least part of the infrared radiation emitted by the gas discharge lamp toward the interior surface of the coating.
El sistema puede comprender dos o más lámparas de descarga de gas configuradas para emitir radiación infrarroja hacia una parte común de la superficie interior del revestimiento.The system may comprise two or more gas discharge lamps configured to emit infrared radiation toward a common portion of the interior surface of the liner.
El sistema puede comprender dos o más lámparas de descarga de gas configuradas para emitir radiación infrarroja hacia diferentes partes de la superficie interior del revestimiento. Las dos o más lámparas de descarga de gas pueden configurarse para activarse por separado.The system may comprise two or more gas discharge lamps configured to emit infrared radiation towards different parts of the interior surface of the coating. The two or more gas discharge lamps can be configured to activate separately.
La lámpara de descarga de gas puede estar acoplada por conducción térmica al revestimiento.The gas discharge lamp may be thermally coupled to the coating.
El revestimiento puede comprender un revestimiento acústico y la lámpara de descarga de gas puede estar configurada para emitir radiación infrarroja hacia una hoja de respaldo del revestimiento acústico.The liner may comprise an acoustic liner and the gas discharge lamp may be configured to emit infrared radiation towards a backing sheet of the acoustic liner.
Los ejemplos pueden incluir combinaciones de las características anteriores.Examples may include combinations of the above characteristics.
También se divulga, pero no según la reivindicación 1, un método para proporcionar protección contra el hielo al revestimiento de una aeronave que tiene una superficie exterior expuesta a un flujo de aire ambiente durante el funcionamiento de la aeronave. El método comprende:Also disclosed, but not according to claim 1, is a method of providing ice protection to the skin of an aircraft having an outer surface exposed to an ambient air flow during operation of the aircraft. The method includes:
usar una lámpara de descarga de gas para emitir radiación infrarroja hacia una superficie interior del revestimiento opuesta a la superficie exterior del revestimiento para calentar la superficie interior del revestimiento; y conducir calor a través de un espesor del revestimiento hacia la superficie exterior del revestimiento.using a gas discharge lamp to emit infrared radiation toward an interior surface of the liner opposite the exterior surface of the liner to heat the interior surface of the liner; and conducting heat through a thickness of the coating to the outer surface of the coating.
El método puede comprender:The method may comprise:
detectar la temperatura del revestimiento; ydetect coating temperature; and
controlar la lámpara de descarga de gas basándose en la temperatura detectada del revestimiento.control the gas discharge lamp based on the detected coating temperature.
La temperatura detectada del revestimiento puede ser una temperatura de la superficie interior del revestimiento. The detected liner temperature may be a temperature of the inner surface of the liner.
El control de la lámpara de descarga de gas puede comprender provocar la activación de una activación pulsada de la lámpara de descarga de gas.Control of the gas discharge lamp may comprise causing activation of a pulsed activation of the gas discharge lamp.
El método puede comprender:The method may comprise:
usar la lámpara de descarga de gas para emitir radiación infrarroja hacia una superficie de un miembro estructural de la aeronave donde la superficie del miembro estructural refleja más la radiación infrarroja que la superficie interior del revestimiento; yusing the gas discharge lamp to emit infrared radiation toward a surface of a structural member of the aircraft where the surface of the structural member reflects the infrared radiation more than the interior surface of the skin; and
dirigir al menos parte de la radiación infrarroja reflejada fuera de la superficie del miembro estructural hacia la superficie interior del revestimiento.directing at least part of the reflected infrared radiation away from the surface of the structural member towards the interior surface of the coating.
Al menos parte de la radiación infrarroja emitida por la lámpara de descarga de gas puede tener una longitud de onda dentro del intervalo de aproximadamente 3.8 μm a aproximadamente 4.3 μm.At least some of the infrared radiation emitted by the gas discharge lamp may have a wavelength within the range of about 3.8 μm to about 4.3 μm.
Al menos parte de la radiación infrarroja emitida por la lámpara de descarga de gas puede tener una longitud de onda dentro de un intervalo del infrarrojo medio.At least part of the infrared radiation emitted by the gas discharge lamp may have a wavelength within the mid-infrared range.
Al menos parte de la radiación infrarroja emitida por la lámpara de descarga de gas puede tener una longitud de onda dentro del intervalo del infrarrojo cercano.At least some of the infrared radiation emitted by the gas discharge lamp may have a wavelength within the near-infrared range.
El método puede comprender el uso de dos o más lámparas de descarga de gas para emitir radiación infrarroja hacia una parte común de la superficie interior del revestimiento.The method may comprise the use of two or more gas discharge lamps to emit infrared radiation towards a common portion of the interior surface of the coating.
El método puede comprender el uso de dos o más lámparas de descarga de gas para emitir radiación infrarroja hacia diferentes partes de la superficie interior del revestimiento.The method may comprise the use of two or more gas discharge lamps to emit infrared radiation towards different parts of the interior surface of the coating.
El método puede comprender activar las dos o más lámparas de descarga de gas por separado.The method may comprise activating the two or more gas discharge lamps separately.
El método puede comprender activar las dos o más lámparas de descarga de gas secuencialmente.The method may comprise activating the two or more gas discharge lamps sequentially.
El método puede comprender enfriar la lámpara de descarga de gas conduciendo calor desde la lámpara de descarga de gas al revestimiento.The method may comprise cooling the gas discharge lamp by conducting heat from the gas discharge lamp to the coating.
El revestimiento puede comprender un revestimiento acústico y el método puede comprender el uso de la lámpara de descarga de gas para emitir radiación infrarroja hacia una hoja de respaldo del revestimiento acústiThe coating may comprise an acoustic coating and the method may comprise using the gas discharge lamp to emit infrared radiation toward a backing sheet of the acoustic coating.
hoja de respaldo.backing sheet.
El método puede incluir combinaciones de las características anteriores.The method may include combinations of the above features.
La divulgación cubre otro método para proporcionar protección contra el hielo a un revestimiento de la aeronave que tiene una superficie exterior expuesta a un flujo de aire ambiente durante el funcionamiento de la aeronave. El método comprende:The disclosure covers another method of providing ice protection to an aircraft skin having an outer surface exposed to an ambient air flow during operation of the aircraft. The method includes:
emitir radiación infrarroja hacia una superficie interior del revestimiento opuesta a la superficie exterior del revestimiento para calentar la superficie interior del revestimiento, y también hacia una superficie de un miembro estructural de la aeronave que no sea el revestimiento;emitting infrared radiation towards an inner surface of the skin opposite the outer surface of the skin to heat the inner surface of the skin, and also towards a surface of a structural member of the aircraft other than the skin;
reflejar al menos algo de la radiación infrarroja fuera de la superficie del miembro estructural;reflecting at least some of the infrared radiation away from the surface of the structural member;
dirigir la radiación infrarroja reflejada hacia la superficie interior del revestimiento; ydirecting the reflected infrared radiation towards the inner surface of the coating; and
conducir calor a través de un espesor del revestimiento hacia la superficie exterior del revestimiento.conduct heat through a thickness of the coating to the outer surface of the coating.
El método puede comprender sostener el revestimiento usando el miembro estructural.The method may comprise supporting the liner using the structural member.
La superficie del miembro estructural puede ser más reflectante de la radiación infrarroja que la superficie interior del revestimiento.The surface of the structural member may be more reflective of infrared radiation than the interior surface of the coating.
El método puede incluir combinaciones de las características anteriores.The method may include combinations of the above features.
Una aeronave puede comprender un sistema como se divulga en este documento.An aircraft may comprise a system as disclosed herein.
Dentro del alcance de esta divulgación, se pretende expresamente que los diversos aspectos, realizaciones, ejemplos y alternativas establecidos en los párrafos anteriores, en las reivindicaciones y/o en la siguiente descripción y dibujos, y en particular las características individuales de los mismos puedan ser tomados independientemente o en cualquier combinación. Es decir, todas las realizaciones y/o características de cualquier realización pueden combinarse de cualquier manera y/o combinación, a menos que tales características sean incompatibles. Within the scope of this disclosure, it is expressly intended that the various aspects, embodiments, examples and alternatives set forth in the preceding paragraphs, in the claims and/or in the following description and drawings, and in particular the individual characteristics thereof may be taken independently or in any combination. That is, all embodiments and/or features of any embodiment may be combined in any manner and/or combination, unless such features are incompatible.
Detalles adicionales de la invención serán evidentes a partir de la descripción detallada que se incluye a continuación y de los dibujos.Additional details of the invention will be apparent from the following detailed description and the drawings.
Descripción de los dibujosDescription of the drawings
A continuación se describirán las realizaciones de la invención, sólo a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que las figuras 5 y 6 muestran realizaciones de la invención, mientras que las figuras restantes muestran esquemáticamente posibles ubicaciones de uso del sistema reivindicado omitiendo o modificando ciertas características esenciales, dan información apropiada para ayudar a la comprensión de la invención o de las características opcionales, o muestran ejemplos no cubiertos por las reivindicaciones adjuntas. Más en detalle: Embodiments of the invention will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which Figures 5 and 6 show embodiments of the invention, while the remaining figures schematically show possible locations of use of the system. claimed by omitting or modifying certain essential features, give appropriate information to aid understanding of the invention or optional features, or show examples not covered by the appended claims. More in detail:
La figura 1 es una vista en planta desde arriba de una aeronave que comprende un sistema de ejemplo de protección contra el hielo, cuya ubicación podría usarse para el sistema reivindicado;Figure 1 is a top plan view of an aircraft comprising an example ice protection system, the location of which could be used for the claimed system;
La figura 2 es una vista en sección transversal esquemática del sistema de protección contra el hielo de la aeronave de la figura 1;Figure 2 is a schematic cross-sectional view of the ice protection system of the aircraft of Figure 1;
La figura 3 es una vista en sección transversal esquemática de parte de otro sistema de ejemplo de protección contra el hielo;Figure 3 is a schematic cross-sectional view of part of another example ice protection system;
La figura 4 es una vista en sección transversal esquemática de parte de otro sistema de ejemplo de protección contra el hielo;Figure 4 is a schematic cross-sectional view of part of another example ice protection system;
La figura 5 es una vista en sección transversal esquemática de parte de una realización del sistema de protección contra el hielo;Figure 5 is a schematic cross-sectional view of part of one embodiment of the ice protection system;
La figura 6 es una vista en sección transversal esquemática de parte de otra realización del sistema de protección contra el hielo;Figure 6 is a schematic cross-sectional view of part of another embodiment of the ice protection system;
La figura 7 es una vista en sección transversal esquemática de parte de otro sistema de ejemplo de protección contra el hielo que incluye guías de luz para dirigir la radiación infrarroja emitida por las respectivas lámparas de infrarrojos; Figure 7 is a schematic cross-sectional view of part of another exemplary ice protection system that includes light guides for directing infrared radiation emitted by the respective infrared lamps;
La figura 8 es una vista en sección transversal esquemática de parte de otro sistema de ejemplo de protección contra el hielo;Figure 8 is a schematic cross-sectional view of part of another example ice protection system;
La figura 9 es una vista en perspectiva esquemática del interior de un borde de ataque del ala de la aeronave de la figura 1 que muestra una disposición de una pluralidad de lámparas de infrarrojos del sistema de protección contra el hielo;Figure 9 is a schematic perspective view of the interior of a leading edge of the wing of the aircraft of Figure 1 showing an arrangement of a plurality of infrared lamps of the ice protection system;
La figura 10 es una vista en perspectiva esquemática de un borde de entrada de un motor de la aeronave de la figura 1 que muestra una disposición de una pluralidad de lámparas de descarga de gas dispuestas dentro del borde de entrada;Figure 10 is a schematic perspective view of a leading edge of an engine of the aircraft of Figure 1 showing an arrangement of a plurality of gas discharge lamps disposed within the leading edge;
Las figuras 11A y 11B son vistas en sección transversal esquemáticas que ilustran un panel de acceso para facilitar el reemplazo de la lámpara de infrarrojos del sistema de protección contra el hielo;Figures 11A and 11B are schematic cross-sectional views illustrating an access panel to facilitate replacement of the infrared lamp of the ice protection system;
La figura 12 es un diagrama de flujo de un método para proporcionar protección contra el hielo para el revestimiento de una aeronave; yFigure 12 is a flow chart of a method of providing ice protection for an aircraft skin; and
La figura 13 es un diagrama de flujo de otro método para proporcionar protección contra el hielo para el revestimiento de una aeronave.Figure 13 is a flow chart of another method of providing ice protection for an aircraft skin.
Descripción detalladaDetailed description
La presente divulgación se refiere a sistemas y métodos para la protección contra el hielo (por ejemplo, antihielo y/o deshielo) de aeronaves. En las realizaciones de la invención, tales sistemas usan una fuente de radiación electromagnética infrarroja (IR) para calentar un revestimiento de la aeronave para proporcionar protección contra el hielo. La fuente de radiación IR está dispuesta y configurada de modo que la radiación IR pueda dirigirse hacia una superficie interior del revestimiento de la aeronave para calentar la superficie interior del revestimiento de la aeronave mediante calentamiento radiante. A continuación, el calor puede conducirse a través de un espesor del revestimiento de la aeronave hacia una superficie exterior del revestimiento de la aeronave para calentar la superficie exterior del revestimiento de la aeronave y proporcionar así protección contra el hielo.The present disclosure relates to systems and methods for ice protection (e.g., anti-icing and/or de-icing) of aircraft. In embodiments of the invention, such systems use a source of infrared (IR) electromagnetic radiation to heat a skin of the aircraft to provide protection against ice. The IR radiation source is arranged and configured so that the IR radiation can be directed toward an interior surface of the aircraft skin to heat the interior surface of the aircraft skin by radiant heating. Heat can then be conducted through a thickness of the aircraft skin to an outer surface of the aircraft skin to heat the outer surface of the aircraft skin and thus provide protection against ice.
En las realizaciones, el uso de una fuente de radiación IR puede proporcionar ventajas que incluyen mejoras en la eficiencia, confiabilidad y/o rentabilidad en comparación con los sistemas tradicionales de protección contra el hielo que usan aire comprimido caliente de los motores. Por ejemplo, en las realizaciones, el uso de radiación IR puede reducir la necesidad de que el exceso de energía sea transportado por el aire comprimido que se extrae en los sistemas tradicionales. In embodiments, the use of an IR radiation source may provide advantages including improvements in efficiency, reliability and/or cost effectiveness compared to traditional ice protection systems that use hot compressed air from engines. For example, in embodiments, the use of IR radiation can reduce the need for excess energy to be transported by compressed air that is extracted in traditional systems.
En las realizaciones, el uso de radiación IR puede reducir o eliminar la necesidad de aire comprimido y sus orificios de descarga asociados formados en la superficie inferior de las alas y, en consecuencia, puede resultar en una reducción de la resistencia y/o el ruido normalmente asociado con tales orificios. Evitar el uso de aire comprimido de los motores puede mejorar la eficiencia de combustible de los motores. En las realizaciones, el uso de radiación IR puede proporcionar cierta reducción de peso en comparación con un sistema típico de protección contra el hielo de aire comprimido al eliminar la necesidad de conductos, válvulas, intercambiadores de calor y otros equipos asociados con los sistemas típicos de protección contra el hielo de aire comprimido. En las realizaciones, el uso de radiación IR puede eliminar algunas consideraciones de diseño (por ejemplo, contención de ductos reventados, temperatura, juntas de ductos deslizantes y expansión térmica) asociadas con los sistemas típicos de protección contra el hielo por aire comprimido.In embodiments, the use of IR radiation may reduce or eliminate the need for compressed air and its associated discharge holes formed in the undersurface of the wings and, consequently, may result in a reduction in drag and/or noise. normally associated with such orifices. Avoiding the use of compressed air from engines can improve the fuel efficiency of engines. In embodiments, the use of IR radiation may provide some weight reduction compared to a typical compressed air ice protection system by eliminating the need for ductwork, valves, heat exchangers and other equipment associated with typical ice protection systems. Compressed air ice protection. In embodiments, the use of IR radiation can eliminate some design considerations (e.g., burst duct containment, temperature, sliding duct joints, and thermal expansion) associated with typical compressed air ice protection systems.
Las realizaciones de ejemplo se muestran en las figuras 5 y 6. La invención también puede entenderse con referencia a las otras figuras. Las figuras descritas en este documento hacen referencia a diferentes realizaciones y ejemplos que contienen diferentes características, sin embargo, se entiende que algunas realizaciones del sistema 24 pueden incluir características de diferentes figuras en diversas combinaciones. La presente divulgación pretende abarcar tales combinaciones.Exemplary embodiments are shown in Figures 5 and 6. The invention can also be understood with reference to the other figures. The figures described herein refer to different embodiments and examples containing different features, however, it is understood that some embodiments of system 24 may include features from different figures in various combinations. The present disclosure is intended to cover such combinations.
La figura 1 es una vista en planta desde arriba de una aeronave 10 de ejemplo que puede comprender un sistema de protección contra el hielo como se divulga en este documento. La aeronave 10 puede ser, por ejemplo, cualquier tipo de aeronave, como una aeronave corporativa (por ejemplo, jet de negocios), privada, comercial y de pasajeros apropiada para la aviación civil. Por ejemplo, la aeronave 10 puede ser un jet de negocios de largo alcance o puede ser una aeronave de reacción bimotor de fuselaje estrecho. La aeronave 10 puede ser una aeronave de ala fija pero se entiende que los sistemas y métodos divulgados en este documento también pueden aplicarse a aeronaves de ala giratoria.Figure 1 is a top plan view of an example aircraft 10 that may comprise an ice protection system as disclosed herein. The aircraft 10 may be, for example, any type of aircraft, such as a corporate (e.g., business jet), private, commercial and passenger aircraft appropriate for civil aviation. For example, aircraft 10 may be a long-range business jet or may be a narrow-body twin-engine jet aircraft. The aircraft 10 may be a fixed wing aircraft but it is understood that the systems and methods disclosed herein may also be applied to rotary wing aircraft.
La aeronave 10 puede comprender alas 12 y fuselaje 14. La aeronave 10 puede comprender superficies 16 de control de vuelo (por ejemplo, flaps, slats, alerones, spoilers, elevador(es), timón(es)), uno o más motores 18 y empenaje 20. Una o más de las superficies 16 de control de vuelo pueden montarse en las alas 12. Uno o más de los motores 18 pueden montarse en el fuselaje 14. Alternativamente, o además, uno o más de los motores 18 pueden montarse en las alas 12.The aircraft 10 may comprise wings 12 and fuselage 14. The aircraft 10 may comprise flight control surfaces 16 (e.g., flaps, slats, ailerons, spoilers, elevator(s), rudder(s)), one or more engines 18 and empennage 20. One or more of the flight control surfaces 16 may be mounted on the wings 12. One or more of the engines 18 may be mounted on the fuselage 14. Alternatively, or in addition, one or more of the engines 18 may be mounted on the wings 12.
La aeronave 10 puede comprender un revestimiento 22A del borde de ataque y un revestimiento 22B del borde de entrada del motor. El revestimiento 22Adel borde de ataque puede ser parte de un slat 16 del ala 12 o puede ser parte de un borde de ataque fijo del ala 12. El revestimiento 22B del borde de entrada del motor puede ser parte de un borde de entrada de una barquilla del motor 18. El revestimiento 22A del borde de ataque y el revestimiento 22B del borde de entrada del motor se denominan generalmente en este documento como "revestimiento 22". Los sistemas y métodos divulgados en este documento son aplicables a otros revestimientos 22 de la aeronave 10 que pueden beneficiarse de la protección contra el hielo.The aircraft 10 may comprise a leading edge liner 22A and an engine leading edge liner 22B. The leading edge skin 22A may be part of a slat 16 of the wing 12 or may be part of a fixed leading edge of the wing 12. The engine leading edge skin 22B may be part of a leading edge of a nacelle. of the engine 18. The leading edge liner 22A and the engine leading edge liner 22B are generally referred to herein as "liner 22". The systems and methods disclosed herein are applicable to other skins 22 of aircraft 10 that may benefit from ice protection.
La figura 2 es una vista esquemática de un ejemplo de un sistema 24 de protección contra el hielo de la aeronave 10, no según la reivindicación 1. En diversas realizaciones, el sistema 24 puede comprender un revestimiento 22 que tiene una superficie 26 exterior expuesta a un flujo de aire ambiente durante la operación (por ejemplo, un vuelo) de la aeronave 10. Por ejemplo, la superficie 26 exterior puede denominarse superficie "mojada por aire". La superficie 26 exterior del revestimiento 22 puede ser una superficie aerodinámica que interactúa con un flujo de aire y que puede ser propensa a la acumulación de hielo en algunas condiciones atmosféricas durante el vuelo de la aeronave 10, por ejemplo. El revestimiento 22 puede tener una superficie 28 interior opuesta a la superficie 26 exterior. El revestimiento 22 puede tener un espesor T que separe la superficie 26 exterior y la superficie 28 interior. La superficie 28 interior puede definir parcialmente la cavidad 30 interior dispuesta dentro de un cuerpo de la aeronave 10 que comprende el revestimiento 22. Por ejemplo, la cavidad 30 interior puede estar dispuesta dentro del borde de ataque del ala 12 o la cavidad 30 interior puede estar dispuesta dentro del borde de entrada del motor. En algunas realizaciones, la cavidad 30 interior y su contenido pueden protegerse al menos parcialmente del impacto directo del flujo de aire que interactúa con el revestimiento 22. No obstante, la cavidad 30 interior puede estar en comunicación fluida con el aire ambiente en algunas realizaciones.Figure 2 is a schematic view of an example of an ice protection system 24 of the aircraft 10, not according to claim 1. In various embodiments, the system 24 may comprise a liner 22 having an outer surface 26 exposed to an ambient air flow during operation (e.g., flight) of the aircraft 10. For example, the outer surface 26 may be referred to as an "air-wet" surface. The outer surface 26 of the skin 22 may be an aerodynamic surface that interacts with an air flow and may be prone to ice accumulation in some atmospheric conditions during the flight of the aircraft 10, for example. The liner 22 may have an inner surface 28 opposite the outer surface 26. The liner 22 may have a thickness T that separates the outer surface 26 and the inner surface 28. The inner surface 28 may partially define the inner cavity 30 disposed within an aircraft body 10 comprising the skin 22. For example, the inner cavity 30 may be disposed within the leading edge of the wing 12 or the inner cavity 30 may be arranged within the leading edge of the engine. In some embodiments, the interior cavity 30 and its contents may be at least partially protected from the direct impact of airflow interacting with the liner 22. However, the interior cavity 30 may be in fluid communication with ambient air in some embodiments.
El revestimiento 22 puede definir una cubierta para la estructura interna u otros componentes del ala 12 o del motor 18, por ejemplo. En diversas realizaciones, el revestimiento 22 puede comprender un material metálico apropiado, como una aleación a base de aluminio, o puede comprender un material compuesto apropiado, como un polímero reforzado con fibra, por ejemplo. En algunas realizaciones, el revestimiento 22 puede comprender un polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP). Los CFRP son materiales compuestos que pueden comprender una matriz (por ejemplo, resina polimérica tales como epoxi) y un refuerzo (por ejemplo, fibras de carbono) incrustado en el material de la matriz y que proporciona resistencia.The skin 22 may define a cover for the internal structure or other components of the wing 12 or the engine 18, for example. In various embodiments, the liner 22 may comprise an appropriate metallic material, such as an aluminum-based alloy, or may comprise an appropriate composite material, such as a fiber-reinforced polymer, for example. In some embodiments, the liner 22 may comprise a carbon fiber reinforced polymer (CFRP). CFRPs are composite materials that may comprise a matrix (e.g., polymer resin such as epoxy) and a reinforcement (e.g., carbon fibers) embedded in the matrix material and providing strength.
El sistema 24 puede comprender una o más lámparas 32 de IR, como una o más lámparas eléctricas de descarga de gas, por ejemplo, configuradas para emitir radiación IR hacia la superficie 28 interior del revestimiento 22. La lámpara 32 de IR puede estar en comunicación óptica directa o indirecta con la superficie 28 interior del revestimiento 22. En algunas realizaciones, la lámpara 32 de IR puede estar dispuesta dentro de la cavidad 30 interior. El término "lámpara de IR" pretende abarcar cualquier dispositivo que emita algo de radiación IR y que pueda servir como fuente de calor radiante en el sistema 24. En algunas realizaciones, la lámpara 32 de IR puede ser alimentada eléctricamente. En algunas realizaciones, el sistema 24 puede comprender una pluralidad de lámparas 32 de IR como se explica a continuación.The system 24 may comprise one or more IR lamps 32, such as one or more electric gas discharge lamps, for example, configured to emit IR radiation toward the inner surface 28 of the liner 22. The IR lamp 32 may be in communication direct or indirect optics with the interior surface 28 of the liner 22. In some embodiments, the IR lamp 32 may be disposed within the interior cavity 30. The term "IR lamp" is intended to encompass any device that emits some IR radiation and can serve as a heat source. radiant in system 24. In some embodiments, IR lamp 32 may be electrically powered. In some embodiments, system 24 may comprise a plurality of IR lamps 32 as explained below.
Se entiende que un componente/hoja total que define el revestimiento o sólo una o más partes de dicho componente/hoja que define el revestimiento pueden estar provistos de protección contra el hielo a través del sistema 24 dependiendo de la aplicación y los requisitos específicos. En algunas realizaciones, el sistema 24 puede proporcionar protección contra el hielo a una o más partes del revestimiento 22A del borde de ataque. Alternativamente, o además, una o más partes del revestimiento 22B del borde de entrada del motor pueden estar provistas de forma similar con protección contra el hielo por el sistema 24. Debe entenderse además que, en algunas realizaciones, el revestimiento de la aeronave no forma en sí mismo un componente del sistema de protección contra el hielo, sino que es una parte de la aeronave sobre la que actúa el sistema de protección contra el hielo, en uso. Es decir, un sistema de protección contra el hielo según algunas realizaciones puede comprender solo una lámpara de descarga de gas configurada para emitir radiación infrarroja hacia la superficie interna del revestimiento y una fuente de energía eléctrica conectada operativamente a la lámpara de descarga de gas.It is understood that an entire liner-defining component/sheet or only one or more portions of said liner-defining component/sheet may be provided with ice protection through system 24 depending on the specific application and requirements. In some embodiments, the system 24 may provide ice protection to one or more portions of the leading edge skin 22A. Alternatively, or in addition, one or more portions of the engine leading edge skin 22B may similarly be provided with ice protection by the system 24. It should be further understood that, in some embodiments, the aircraft skin does not form itself a component of the ice protection system, but is a part of the aircraft upon which the ice protection system acts, in use. That is, an ice protection system according to some embodiments may comprise only a gas discharge lamp configured to emit infrared radiation toward the inner surface of the liner and an electrical power source operatively connected to the gas discharge lamp.
La lámpara 32 de IR puede ser impulsada por energía 33 eléctrica proporcionada por la fuente 34 de energía eléctrica conectada operativamente a la lámpara 32 de IR. La fuente 34 de energía eléctrica puede comprender una barra eléctrica de la aeronave 10. La fuente 34 de energía eléctrica puede comprender un generador eléctrico que puede ser accionado por uno de los motores 18 y/o puede comprender una o más baterías a bordo de la aeronave 10. The IR lamp 32 may be driven by electrical power 33 provided by the electrical power source 34 operatively connected to the IR lamp 32. The electrical power source 34 may comprise an electrical bar of the aircraft 10. The electrical power source 34 may comprise an electrical generator that may be driven by one of the motors 18 and/or may comprise one or more batteries on board the aircraft. aircraft 10.
En diversas realizaciones, el tipo de lámpara 32 de IR se puede seleccionar para emitir una longitud de onda deseada o un rango de longitudes de onda basado en el material del revestimiento 22 y/o en un tratamiento de la superficie aplicado a la superficie 28 interior para obtener una absorción favorable de la radiación IR por el revestimiento 22 y promover el calentamiento eficiente del revestimiento 22. La lámpara 32 de IR puede ser una lámpara de descarga de gas configurada para generar radiación electromagnética haciendo pasar una corriente eléctrica a través de un gas ionizado (plasma). Por lo general, las lámparas de descarga de gas utilizan un gas noble tal como argón, neón, criptón o xenón o una mezcla de estos gases. Se pueden integrar sustancias adicionales, como mercurio, sodio y haluros metálicos, en la mezcla de gases de las lámparas de descarga de gas. Se entiende que las lámparas de descarga de gas pueden producir radiación en una amplia gama de longitudes de onda. La(s) longitud(es) de onda de la radiación emitida por una lámpara de descarga de gas dependerá(n) de la estructura atómica del (de los) gas(es). Por ejemplo, la longitud de onda de la radiación emitida por una lámpara de descarga de gas puede depender de factores como los espectros de emisión de los átomos que componen el gas, la presión del gas y la densidad de la corriente, por ejemplo. In various embodiments, the type of IR lamp 32 can be selected to emit a desired wavelength or range of wavelengths based on the material of the coating 22 and/or a surface treatment applied to the interior surface 28. to obtain favorable absorption of IR radiation by the coating 22 and promote efficient heating of the coating 22. The IR lamp 32 may be a gas discharge lamp configured to generate electromagnetic radiation by passing an electric current through a gas ionized (plasma). Gas discharge lamps generally use a noble gas such as argon, neon, krypton or xenon or a mixture of these gases. Additional substances, such as mercury, sodium and metal halides, can be integrated into the gas mixture of gas discharge lamps. It is understood that gas discharge lamps can produce radiation over a wide range of wavelengths. The wavelength(s) of the radiation emitted by a gas discharge lamp will depend on the atomic structure of the gas(es). For example, the wavelength of the radiation emitted by a gas discharge lamp may depend on factors such as the emission spectra of the atoms that make up the gas, the pressure of the gas, and the density of the current, for example.
En diversas realizaciones, la lámpara 32 de IR puede ser una lámpara de descarga de gas xenón (por ejemplo, una lámpara de arco de xenón o una lámpara de destello de xenón), una lámpara de descarga de gas de criptón (por ejemplo, una lámpara de arco de criptón o una lámpara de destello de criptón), una lámpara de vapor de mercurio, una lámpara de halogenuros metálicos, una lámpara de halogenuros metálicos de descarga cerámica o una lámpara de vapor de sodio, por ejemplo. En algunas realizaciones, las lámparas 32 de IR de diferentes tipos pueden combinarse en el mismo sistema 24.In various embodiments, the IR lamp 32 may be a xenon gas discharge lamp (e.g., a xenon arc lamp or a xenon flash lamp), a krypton gas discharge lamp (e.g., a krypton arc lamp or a krypton flash lamp), a mercury vapor lamp, a metal halide lamp, a ceramic discharge metal halide lamp or a sodium vapor lamp, for example. In some embodiments, IR lamps 32 of different types may be combined in the same system 24.
En algunas realizaciones, la lámpara 32 de IR puede ser del tipo conocido como lámpara de "descarga de alta intensidad" o lámpara (HID) que produce luz por medio de un arco eléctrico entre los electrodos de tungsteno alojados dentro de un tubo de arco de alúmina fundida o cuarzo fundido translúcido o transparente. Este tubo puede llenarse tanto con gas como con sales metálicas. El gas facilita el golpe inicial del arco y una vez que se inicia el arco, el arco se calienta y evapora las sales metálicas para formar un plasma. En algunas realizaciones, la lámpara 32 de IR puede ser una lámpara de destellos apropiada para la activación por pulsos donde puede activarse para producir un destello de radiación. En algunas realizaciones, tal destello de radiación puede tener una duración relativamente corta que es menos de un (1) segundo (por ejemplo, en el intervalo de milisegundos a microsegundos). En algunas realizaciones, la lámpara 32 de IR puede funcionar a una frecuencia de destello deseada. En algunas situaciones de deshielo, puede ser deseable activar la lámpara 32 de IR de una manera apropiada para un choque térmico y, en consecuencia, provocar la eliminación de una acumulación de hielo que se ha formado en la superficie 26 exterior del revestimiento 22.In some embodiments, the IR lamp 32 may be of the type known as a "high intensity discharge" lamp or (HID) lamp that produces light by means of an electrical arc between tungsten electrodes housed within an arc tube. Fused alumina or translucent or transparent fused quartz. This tube can be filled with both gas and metal salts. The gas facilitates the initial strike of the arc and once the arc is started, the arc heats up and evaporates the metal salts to form a plasma. In some embodiments, the IR lamp 32 may be a flash lamp suitable for pulse activation where it may be activated to produce a flash of radiation. In some embodiments, such a flash of radiation may have a relatively short duration that is less than one (1) second (e.g., in the range of milliseconds to microseconds). In some embodiments, the IR lamp 32 may operate at a desired flash frequency. In some deicing situations, it may be desirable to activate the IR lamp 32 in a manner appropriate for thermal shock and consequently cause the removal of an ice buildup that has formed on the outer surface 26 of the liner 22.
En diversas realizaciones, la lámpara 32 de IR puede configurarse de modo que al menos parte de la radiación que emite esté dentro del intervalo IR. Se entiende que, dependiendo del tipo de lámpara 32 de IR, la lámpara 32 de IR puede emitir radiación en una pluralidad de longitudes de onda y que parte de la radiación emitida puede estar fuera del intervalo de IR. En algunas realizaciones, al menos parte de la radiación IR emitida por la lámpara 32 de IR (por ejemplo, lámpara de descarga de gas xenón) puede tener una longitud de onda dentro de un rango del infrarrojo cercano, que puede ser apropiado para la absorción en revestimientos 22 hechos de materiales metálicos tales como una aleación a base de aluminio. Por ejemplo, la lámpara 32 de IR puede ser de un tipo que emita radiación IR dentro del intervalo de aproximadamente 0.1 μm a aproximadamente 1 μm. En algunas realizaciones, al menos parte de la radiación IR emitida por la lámpara 32 de IR puede tener una longitud de onda dentro de un intervalo del infrarrojo medio, que puede ser adecuado para la absorción en revestimientos 22 hechos de polímeros reforzados con fibra. Por ejemplo, la lámpara 32 de IR puede ser de un tipo que emita radiación IR dentro del intervalo de aproximadamente 3.8 μm a aproximadamente 4.3 μm. En algunas realizaciones, al menos parte de la radiación IR emitida por la lámpara 32 de IR puede tener una longitud de onda dentro de un intervalo del infrarrojo lejano. En algunas realizaciones, al menos parte de la radiación electromagnética emitida por la lámpara 32 de IR puede tener una longitud de onda dentro de un intervalo de luz visible.In various embodiments, the IR lamp 32 can be configured so that at least part of the radiation it emits is within the IR range. It is understood that, depending on the type of IR lamp 32, the IR lamp 32 may emit radiation at a plurality of wavelengths and that some of the emitted radiation may be outside the IR range. In some embodiments, at least part of the IR radiation emitted by the IR lamp 32 (e.g., xenon gas discharge lamp) may have a wavelength within a near-infrared range, which may be appropriate for absorption. in coatings 22 made of metallic materials such as an aluminum-based alloy. For example, the IR lamp 32 may be of a type that emits IR radiation within the range of about 0.1 μm to about 1 μm. In some embodiments, at least some of the IR radiation emitted by the IR lamp 32 may have a wavelength within a mid-infrared range, which may be suitable for absorption in coatings 22 made of fiber-reinforced polymers. For example, the IR lamp 32 may be of a type that emits IR radiation within the range of about 3.8 μm to about 4.3 μm. In some embodiments, at least part of the IR radiation emitted by the IR lamp 32 may have a wavelength within the far infrared range. In some embodiments, at Less of the electromagnetic radiation emitted by the IR lamp 32 may have a wavelength within a visible light range.
En lugar de o además de una o más lámparas de descarga de gas, el sistema 24 puede, en algunas realizaciones, incluir uno o más tipos de lámparas 32 de IR, tal como un elemento de alambre metálico, un tubo de cuarzo, elementos de tungsteno de cuarzo, diodos emisores de luz (LED), luces alimentadas por láser y un calentador de carbono que puede ser apropiado para calentar la superficie 28 interior del revestimiento 22 para proporcionar protección contra el hielo. Sin embargo, el uso de lámparas de descarga de gas puede ser ventajoso sobre otros tipos de lámparas de IR en algunas situaciones. Por ejemplo, en algunas realizaciones, las lámparas de descarga de gas pueden, en comparación con otros tipos de lámparas IR, tener un tiempo de respuesta relativamente corto, una resistencia a la vibración relativamente buena, una capacidad de servicio relativamente buena y/o carecer de un elemento de calentamiento que podría romperse o quemarse.Instead of or in addition to one or more gas discharge lamps, the system 24 may, in some embodiments, include one or more types of IR lamps 32, such as a metal wire element, a quartz tube, quartz tungsten, light emitting diodes (LEDs), laser powered lights and a carbon heater that may be appropriate to heat the inner surface 28 of the liner 22 to provide protection against ice. However, the use of gas discharge lamps may be advantageous over other types of IR lamps in some situations. For example, in some embodiments, gas discharge lamps may, compared to other types of IR lamps, have a relatively short response time, relatively good vibration resistance, relatively good serviceability, and/or lack of a heating element that could break or burn.
Con referencia a la figura 2, el sistema 24 puede comprender el controlador 36 que puede, por ejemplo, comprender uno o más ordenadores, procesadores de datos, otros circuitos lógicos programables o adecuadamente programados y accesorios relacionados que controlan al menos algún aspecto del funcionamiento de la lámpara 32 de IR. El controlador 36 puede, por ejemplo, configurarse para controlar una activación de la lámpara 32 de IR en función de una o más señales 38 de entrada. La señal 38 de entrada puede ser indicativa de instrucciones para activar el sistema 24 de protección contra el hielo y, en consecuencia, activar la lámpara 32 de IR. La señal 38 de entrada puede ser proporcionada por otro sistema (por ejemplo, aviónica) de la aeronave 10. La señal 38 de entrada puede proporcionarse debido a una acción realizada por un piloto de la aeronave 10, por ejemplo. Alternativamente, la señal 38 de entrada puede proporcionarse automáticamente siguiendo la detección de condiciones ambientales que son susceptibles de causar formación de hielo en la superficie 26 exterior del revestimiento 22. La señal 38 de entrada puede ser representativa de un comando binario en cuanto a si el sistema 24 debe estar encendido o apagado o no. La señal 38 de entrada puede ser representativa de un punto de ajuste apropiado para que el sistema 24 mantenga la temperatura del revestimiento 22 a fin de proporcionar una protección adecuada contra el hielo. Dicho punto de ajuste puede depender de las condiciones ambientales fuera de la aeronave 10. En algunas realizaciones, el controlador 36 puede configurarse para provocar la activación pulsada de la lámpara 32 de IR. Por ejemplo, el controlador 36 puede configurarse para hacer que la lámpara 32 de IR emita uno o más pulsos de radiación IR de duraciones deseadas. El controlador 36 puede configurarse para controlar si la energía 33 eléctrica se entrega o no a una o más lámparas 32 de IR. El controlador 36 puede configurarse para controlar la velocidad a la que se entrega la energía 33 eléctrica a una o más lámparas 32 de IR.With reference to Figure 2, the system 24 may comprise the controller 36 which may, for example, comprise one or more computers, data processors, other programmable or suitably programmed logic circuits and related accessories that control at least some aspect of the operation of IR lamp 32. The controller 36 may, for example, be configured to control an activation of the IR lamp 32 based on one or more input signals 38. The input signal 38 may be indicative of instructions to activate the ice protection system 24 and, consequently, activate the IR lamp 32. The input signal 38 may be provided by another system (e.g., avionics) of the aircraft 10. The input signal 38 may be provided due to an action performed by a pilot of the aircraft 10, for example. Alternatively, the input signal 38 may be provided automatically following the detection of environmental conditions that are likely to cause icing on the outer surface 26 of the liner 22. The input signal 38 may be representative of a binary command as to whether the system 24 should be on or off or not. The input signal 38 may be representative of an appropriate set point for the system 24 to maintain the temperature of the liner 22 to provide adequate ice protection. Said set point may depend on the environmental conditions outside the aircraft 10. In some embodiments, the controller 36 may be configured to cause pulsed activation of the IR lamp 32. For example, controller 36 can be configured to cause IR lamp 32 to emit one or more pulses of IR radiation of desired durations. The controller 36 may be configured to control whether or not electrical power 33 is delivered to one or more IR lamps 32. The controller 36 may be configured to control the rate at which electrical power 33 is delivered to one or more IR lamps 32.
En algunas realizaciones, el controlador 36 puede ser parte de un circuito de control de retroalimentación para brindar protección contra el hielo usando la lámpara 32 de IR. Por ejemplo, el sistema 24 puede comprender uno o más sensores 40 configurados para generar una o más señales 42 de retroalimentación representativas de una o más temperaturas del revestimiento 22. El controlador 36 puede estar conectado operativamente a la lámpara 32 de IR y al sensor 40. El controlador 36 puede configurarse para controlar una operación de la lámpara 32 de IR en base a la señal 42 de retroalimentación del sensor 40 para mantener una temperatura mínima del revestimiento 22 que proporcione una protección apropiada contra el hielo, por ejemplo.In some embodiments, the controller 36 may be part of a feedback control circuit to provide ice protection using the IR lamp 32. For example, system 24 may comprise one or more sensors 40 configured to generate one or more feedback signals 42 representative of one or more temperatures of coating 22. Controller 36 may be operatively connected to IR lamp 32 and sensor 40. The controller 36 may be configured to control an operation of the IR lamp 32 based on the feedback signal 42 from the sensor 40 to maintain a minimum temperature of the liner 22 that provides appropriate protection against ice, for example.
En algunas realizaciones, el sensor 40 puede ser un tipo de sensor de contacto o sin contacto apropiado. En algunas realizaciones, el sensor 40 puede ser, por ejemplo, un pirómetro configurado para generar una señal 42 de retroalimentación que sea representativa de la temperatura de la superficie 28 interior del revestimiento 22. El sensor 40 puede, por ejemplo, ser un termopar apropiado configurado para generar una señal 42 de retroalimentación que sea representativa de la temperatura de la superficie 28 interior del revestimiento 22. Cuando se usa la temperatura de la superficie 28 interior como parámetro de control dentro del sistema 24, tal temperatura de la superficie 28 interior puede seleccionarse en base a una correlación predeterminada entre la temperatura de la superficie 28 interior y la temperatura de la superficie 26 exterior del revestimiento 22 bajo las condiciones ambientales aplicables. Tal correlación puede determinarse empíricamente o estimarse mediante modelos y simulación apropiados. Por ejemplo, se puede seleccionar una temperatura predeterminada de la superficie 28 interior para lograr una temperatura de la superficie 26 exterior que proporcione un rendimiento antihielo y/o deshielo apropiado en las condiciones ambientales y de funcionamiento aplicables (por ejemplo, velocidad del aire, temperatura ambiente).In some embodiments, the sensor 40 may be an appropriate contact or non-contact type of sensor. In some embodiments, the sensor 40 may be, for example, a pyrometer configured to generate a feedback signal 42 that is representative of the temperature of the interior surface 28 of the liner 22. The sensor 40 may, for example, be an appropriate thermocouple. configured to generate a feedback signal 42 that is representative of the temperature of the inner surface 28 of the liner 22. When the temperature of the inner surface 28 is used as a control parameter within the system 24, such temperature of the inner surface 28 can selected based on a predetermined correlation between the temperature of the interior surface 28 and the temperature of the exterior surface 26 of the liner 22 under the applicable environmental conditions. Such correlation can be determined empirically or estimated by appropriate modeling and simulation. For example, a predetermined temperature of the interior surface 28 may be selected to achieve a temperature of the exterior surface 26 that provides appropriate anti-icing and/or de-icing performance under the applicable environmental and operating conditions (e.g., air velocity, temperature atmosphere).
Dependiendo del tipo de lámpara(s) 32 de IR usadas y/o de la configuración de la cavidad 30, el sistema 24 puede comprender un reflector 44 de lámpara adecuado dispuesto dentro de la cavidad 30. El reflector 44 de la lámpara puede configurarse para dirigir al menos parte de la radiación IR emitida por la lámpara 32 de IR hacia la superficie 28 interior del revestimiento 22. El reflector 44 de la lámpara puede comprender una superficie que es relativamente altamente reflectante de la radiación IR y que está configurada y/u orientada para redirigir la radiación IR hacia la superficie interior 28. El reflector 44 de la lámpara se puede asegurar a un miembro estructural apropiado de la aeronave 10 y estar en una relación fija con la lámpara 32 de IR. En algunas realizaciones, el reflector 44 de la lámpara puede comprender una superficie reflectante parabólica (por ejemplo, un espejo). Se entiende que también pueden ser apropiados otros tipos de reflector 44 de lámpara.Depending on the type of IR lamp(s) 32 used and/or the configuration of the cavity 30, the system 24 may comprise a suitable lamp reflector 44 disposed within the cavity 30. The lamp reflector 44 may be configured to direct at least part of the IR radiation emitted by the IR lamp 32 toward the inner surface 28 of the coating 22. The lamp reflector 44 may comprise a surface that is relatively highly reflective of the IR radiation and that is configured and/or oriented to redirect IR radiation toward the interior surface 28. The lamp reflector 44 may be secured to an appropriate structural member of the aircraft 10 and be in a fixed relationship with the IR lamp 32. In some embodiments, the lamp reflector 44 may comprise a parabolic reflective surface (e.g., a mirror). It is understood that other types of lamp reflector 44 may also be appropriate.
La figura 3 es una vista en sección transversal esquemática de parte de otro ejemplo del sistema 24 de protección contra el hielo (no según la reivindicación 1) en el que algunos componentes del sistema 24 mostrados en la figura 2 y descritos anteriormente se han omitido para mayor claridad. Figure 3 is a schematic cross-sectional view of part of another example of the ice protection system 24 (not according to claim 1) in which some components of the system 24 shown in Figure 2 and described above have been omitted to greater clarity.
Puede ser deseable proporcionar enfriamiento a algunos componentes del sistema 24 y esto se puede lograr de varias maneras. Por ejemplo, algunos componentes del sistema 24 pueden ser enfriados por fluidos donde un fluido de enfriamiento circula activamente para extraer calor de tal(es) componente(s). Por ejemplo, el aire exterior/ambiente puede canalizarse hacia la cavidad 30, por ejemplo, para extraer calor de dicho(s) componente(s). Otra opción puede ser el uso de uno o más dispositivos Peltier (es decir, enfriadores termoeléctricos) para extraer calor de dichos componentes en los que el calor de los lados calientes de dichos dispositivos podría transferirse al revestimiento 22 para contribuir a la protección contra la formación de hielo proporcionada por el sistema 24.It may be desirable to provide cooling to some components of system 24 and this can be achieved in several ways. For example, some components of system 24 may be fluid cooled where a cooling fluid is actively circulated to extract heat from such component(s). For example, outside/ambient air may be channeled into cavity 30, for example, to extract heat from said component(s). Another option may be to use one or more Peltier devices (i.e., thermoelectric coolers) to extract heat from said components where heat from the hot sides of said devices could be transferred to the liner 22 to contribute to protection against the formation of ice provided by system 24.
Una opción de refrigeración adicional puede ser utilizar la conducción para transferir calor desde dicho(s) componente(s) al revestimiento 22, por ejemplo. Tal enfriamiento por conducción se puede lograr al tener uno o más componentes como la lámpara 32 de IR, el reflector 44 de la lámpara y/o el sensor 40 (por ejemplo, un pirómetro) acoplados térmicamente por conducción al revestimiento 22 o a otra estructura que pueda servir como disipador de calor. En algunas realizaciones, el revestimiento 22 y el flujo de aire ambiente que fluye contra la superficie 26 exterior pueden servir como disipadores de calor. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el sensor 40 se puede fijar físicamente al revestimiento 22 a través del montaje 46 del sensor apropiado y la lámpara 32 de IR se puede fijar físicamente al revestimiento 22 a través del montaje 48 de la lámpara. Los montajes 46 y 48 pueden estar hechos de un material térmicamente conductor tal como una aleación a base de aluminio para facilitar la transferencia de calor por conducción. Uno o más de los montajes 46, 48 pueden aislarse térmicamente de la cavidad 30 mediante un aislamientoAn additional cooling option may be to use conduction to transfer heat from said component(s) to the liner 22, for example. Such conductive cooling can be achieved by having one or more components such as the IR lamp 32, the lamp reflector 44, and/or the sensor 40 (e.g., a pyrometer) thermally conductively coupled to the liner 22 or other structure that can serve as a heat sink. In some embodiments, the liner 22 and the ambient air flow flowing against the outer surface 26 may serve as heat sinks. For example, in some embodiments, the sensor 40 may be physically attached to the casing 22 via the appropriate sensor assembly 46 and the IR lamp 32 may be physically attached to the casing 22 via the lamp assembly 48. Mounts 46 and 48 may be made of a thermally conductive material such as an aluminum-based alloy to facilitate conductive heat transfer. One or more of the assemblies 46, 48 may be thermally isolated from the cavity 30 by an insulation
50 térmico adecuado.50 thermal suitable.
La figura 4 es una vista en sección transversal esquemática de parte de otro ejemplo del sistema 24 de protección contra el hielo (no según la reivindicación 1) en la que algunos componentes del sistema 24 mostrados en la figura 2 y descritos anteriormente se han omitido para mayor claridad.Figure 4 is a schematic cross-sectional view of part of another example of the ice protection system 24 (not according to claim 1) in which some components of the system 24 shown in Figure 2 and described above have been omitted to greater clarity.
Puede ser deseable que el sistema 24 tenga dos o más lámparas 32 de IR configuradas para emitir radiación IR hacia una parte común de la superficie 28 interior del revestimiento 32. Las dos o más lámparas 32 de IR pueden activarse simultáneamente o por separado dependiendo de la cantidad de calentamiento deseada. Las dos o más lámparas 32 de IR también pueden proporcionar alguna redundancia funcional de modo que en caso de fallo de una lámpara 32 de IR, otra lámpara 32 de IR redundante podría proporcionar cierta protección. Las regiones iluminadas por las dos o más lámparas 32 de IR pueden coincidir sustancialmente de modo que una parte común de la superficie 28 interior del revestimiento 32 pueda ser calentada por ambas lámparas 32 de IR. Las regiones iluminadas por las dos o más lámparas 32 de IR pueden superponerse entre sí para proporcionar una capacidad de calentamiento adicional dentro de la región superpuesta.It may be desirable for the system 24 to have two or more IR lamps 32 configured to emit IR radiation toward a common portion of the interior surface 28 of the liner 32. The two or more IR lamps 32 may be activated simultaneously or separately depending on the desired heating amount. The two or more IR lamps 32 may also provide some functional redundancy so that in the event of failure of one IR lamp 32, another redundant IR lamp 32 could provide some protection. The regions illuminated by the two or more IR lamps 32 may substantially coincide so that a common portion of the interior surface 28 of the liner 32 may be heated by both IR lamps 32. The regions illuminated by the two or more IR lamps 32 may overlap each other to provide additional heating capacity within the overlapping region.
Puede ser deseable que el sistema 24 tenga dos o más sensores 40 configurados para detectar la temperatura de la misma región del revestimiento 22 para redundancia funcional. Alternativamente o además, dos o más sensores 40 configurados para detectar la temperatura de diferentes regiones del revestimiento 22 para permitir que las temperaturas en diferentes regiones del revestimiento 22 se controlen por separado.It may be desirable for system 24 to have two or more sensors 40 configured to detect the temperature of the same region of liner 22 for functional redundancy. Alternatively or in addition, two or more sensors 40 configured to detect the temperature of different regions of the liner 22 to allow temperatures in different regions of the liner 22 to be monitored separately.
La figura 5 es una vista en sección transversal esquemática de parte de una realización de ejemplo del sistema 24 de protección contra el hielo donde algunos componentes del sistema 24 mostrados en la figura 2 y descritos anteriormente se han omitido para mayor claridad. En algunas realizaciones, una o más superficies de uno o más miembros 52 estructurales pueden configurarse para servir como reflectores de radiación IR en lugar o además del reflector 44 de lámpara que se muestra en las figuras 2 y 3. En diversas realizaciones, dichos elementos 52 estructurales pueden incluir parte del revestimiento 22, un larguero, un refuerzo y/o un mamparo, por ejemplo. En algunas realizaciones, el miembro 52 estructural puede soportar parte del revestimiento 22, por ejemplo. En algunas realizaciones, el miembro 52 estructural se puede acoplar de forma térmicamente conductora al revestimiento 22 de modo que el calor absorbido por el miembro 52 estructural pueda conducirse al revestimiento 22 y contribuir a proporcionar protección contra el hielo. En algunas realizaciones, el miembro 52 estructural puede definir parte de la cavidad 30 interior.Figure 5 is a schematic cross-sectional view of part of an example embodiment of the ice protection system 24 where some components of the system 24 shown in Figure 2 and described above have been omitted for clarity. In some embodiments, one or more surfaces of one or more structural members 52 may be configured to serve as IR radiation reflectors instead of or in addition to the lamp reflector 44 shown in Figures 2 and 3. In various embodiments, said elements 52 Structural may include part of the skin 22, a spar, a gusset and/or a bulkhead, for example. In some embodiments, the structural member 52 may support part of the liner 22, for example. In some embodiments, the structural member 52 may be thermally conductively coupled to the liner 22 so that heat absorbed by the structural member 52 can be conducted to the liner 22 and contribute to providing ice protection. In some embodiments, the structural member 52 may define part of the interior cavity 30.
En algunas realizaciones, una o más superficies de tales miembros 52 estructurales pueden estar provistas de tratamientos 54 de superficie reflectantes adecuados que son al menos parcialmente reflectantes de la radiación IR emitida por las lámparas 32 de IR. En algunas realizaciones, dichas superficies pueden estar provistas de un tratamiento 54 de la superficie reflectante que es relativamente altamente reflectante de la radiación IR. En algunas realizaciones, el tratamiento 54 de la superficie reflectante puede comprender un metal pulido. En algunas realizaciones, el tratamiento 54 de la superficie reflectante puede tener un acabado de espejo. En algunas realizaciones, el tratamiento 54 de la superficie reflectante puede comprender una superficie plateada. En algunas realizaciones, el tratamiento 54 de la superficie reflectante puede ser de color blanco. En algunas realizaciones, una superficie reflectante del miembro 52 estructural puede tener una forma cóncava y puede proporcionar alguna dirección y/o enfoque de la radiación IR emitida por la una o más lámparas 32 de IR hacia la superficie 28 interior del revestimiento 22.In some embodiments, one or more surfaces of such structural members 52 may be provided with suitable reflective surface treatments 54 that are at least partially reflective of the IR radiation emitted by the IR lamps 32. In some embodiments, such surfaces may be provided with a reflective surface treatment 54 that is relatively highly reflective of IR radiation. In some embodiments, the reflective surface treatment 54 may comprise a polished metal. In some embodiments, the reflective surface treatment 54 may have a mirror finish. In some embodiments, the reflective surface treatment 54 may comprise a silver surface. In some embodiments, the reflective surface treatment 54 may be white. In some embodiments, a reflective surface of the structural member 52 may have a concave shape and may provide some direction and/or focusing of the IR radiation emitted by the one or more IR lamps 32 toward the interior surface 28 of the liner 22.
Por el contrario, una o más partes de la superficie 28 interior del revestimiento 22 donde se desea el calentamiento radiante pueden proporcionarse con tratamientos 56 de superficie absorbentes apropiados que son al menos parcialmente absorbentes de la radiación IR emitida por las lámparas 32 de IR. En algunas realizaciones, tales superficies pueden estar provistas de un tratamiento 56 de superficie absorbente que es relativamente altamente absorbente de la radiación IR. En varias realizaciones, el tratamiento 56 de la superficie absorbente puede ser más absorbente de la radiación IR en la(s) longitud(es) de onda deseada(s) o intervalo de longitud de onda que el tratamiento 54 de la superficie reflectante. En otras palabras, el tratamiento 54 de la superficie reflectante puede ser más reflectante de la radiación IR en la(s) longitud(es) de onda deseada(s) o en el intervalo de longitud de onda que el tratamiento 56 de la superficie absorbente. En algunas realizaciones, el tratamiento 56 de la superficie absorbente puede ser de color negro. En algunas realizaciones, el tratamiento 56 de la superficie absorbente puede tener un acabado mate. En algunas realizaciones, el tratamiento 56 de la superficie absorbente puede comprender pintura. En algunas realizaciones, el tratamiento 56 de la superficie absorbente puede comprender un recubrimiento anódico que cubre un revestimiento 22 a base de aluminio, por ejemplo.Conversely, one or more portions of the inner surface 28 of the liner 22 where radiant heating is desired may be provided with appropriate absorbent surface treatments 56 that are at least partially absorbent of the IR radiation emitted by the IR lamps 32. In some embodiments, such surfaces may be provided with an absorbent surface treatment 56 that is relatively highly absorbent of IR radiation. In various embodiments, the absorbing surface treatment 56 may be more absorbent of IR radiation in the desired wavelength(s) or wavelength range than the reflective surface treatment 54. In other words, the reflective surface treatment 54 may be more reflective of IR radiation at the desired wavelength(s) or wavelength range than the absorbing surface treatment 56. . In some embodiments, the absorbent surface treatment 56 may be black in color. In some embodiments, the absorbent surface treatment 56 may have a matte finish. In some embodiments, the absorbent surface treatment 56 may comprise paint. In some embodiments, the absorbent surface treatment 56 may comprise an anodic coating covering an aluminum-based coating 22, for example.
La figura 6 es una vista en sección transversal esquemática de parte de otro ejemplo de la realización del sistema 24 de protección contra el hielo en el que algunos componentes del sistema 24 mostrados en la figura 2 y descritos anteriormente se han omitido para mayor claridad. La realización de la figura 6 muestra otro ejemplo del miembro 52 estructural que se usa como reflector de radiación de IR para dirigir parte de la radiación de IR emitida por la lámpara 32 de IR hacia la superficie 28 interior del revestimiento 22. Como se explicó anteriormente, el miembro 52 estructural puede comprender un tratamiento 54 de la superficie reflectante y la superficie 28 interior puede comprender un tratamiento 56 de la superficie absorbente. En lugar de sensores sin contacto, la realización de la figura 6 ilustra esquemáticamente el uso de uno o más termopares 40.Figure 6 is a schematic cross-sectional view of part of another example embodiment of the ice protection system 24 in which some components of the system 24 shown in Figure 2 and described above have been omitted for clarity. The embodiment of Figure 6 shows another example of the structural member 52 that is used as a reflector of IR radiation to direct part of the IR radiation emitted by the IR lamp 32 towards the inner surface 28 of the liner 22. As explained above , the structural member 52 may comprise a reflective surface treatment 54 and the interior surface 28 may comprise an absorbent surface treatment 56. Instead of contactless sensors, the embodiment of Figure 6 schematically illustrates the use of one or more thermocouples 40.
La figura 7 es una vista en sección transversal esquemática de parte de otro ejemplo de un sistema 24 de protección contra el hielo (no según la reivindicación 1) donde algunos componentes del sistema 24 mostrados en la figura 2 y descritos anteriormente se han omitido para mayor claridad.Figure 7 is a schematic cross-sectional view of part of another example of an ice protection system 24 (not according to claim 1) where some components of the system 24 shown in Figure 2 and described above have been omitted for greater clarity.
Dependiendo de las restricciones de instalación y la accesibilidad, una o más lámparas 32 de IR pueden acoplarse ópticamente de manera indirecta a la superficie 28 interior del revestimiento 22 a través de guías 58 de luz respectivas apropiadas. Las guías 58 de luz, a veces denominadas "tubería de luz" o "tubos de luz", pueden comprender estructuras físicas usadas para transportar la radiación IR emitida por las lámparas 32 de IR con el fin de permitir la instalación de lámparas 32 de IR en lugares accesibles convenientes para el reemplazo de bombillas, por ejemplo. Las guías 58 de luz pueden servir como guías de ondas ópticas para dirigir la radiación IR de las lámparas 32 de IR hacia la superficie 28 interior del revestimiento 22. Por ejemplo, las guías 58 de luz pueden dirigir la radiación IR desde las lámparas 32 de IR al reflector 44 de la lámpara. En caso de integración con un borde de entrada del motor, el reflector 44 de la lámpara puede montarse junto a un revestimiento 59 acústico dentro de la barquilla del motor 18. Depending on installation restrictions and accessibility, one or more IR lamps 32 may be optically coupled indirectly to the interior surface 28 of the liner 22 via appropriate respective light guides 58. The light guides 58, sometimes referred to as "light pipe" or "light tubes", may comprise physical structures used to transport the IR radiation emitted by the IR lamps 32 in order to allow the installation of IR lamps 32. in accessible places convenient for replacing light bulbs, for example. The light guides 58 may serve as optical waveguides to direct IR radiation from the IR lamps 32 toward the interior surface 28 of the liner 22. For example, the light guides 58 may direct IR radiation from the IR lamps 32. GO to reflector 44 of the lamp. In case of integration with an engine leading edge, the lamp reflector 44 may be mounted adjacent to an acoustic liner 59 inside the engine nacelle 18.
La figura 8 es una vista en sección transversal esquemática de parte de otro ejemplo de un sistema 24 de protección contra el hielo (no según la reivindicación 1) donde algunos componentes del sistema 24 mostrados en la figura 2 y descritos anteriormente se han omitido para mayor claridad.Figure 8 is a schematic cross-sectional view of part of another example of an ice protection system 24 (not according to claim 1) where some components of the system 24 shown in Figure 2 and described above have been omitted for greater clarity.
En algunos ejemplos, como por ejemplo para un borde de entrada del motor, el revestimiento 22B puede comprender un revestimiento 59 acústico. La región del revestimiento 22 que comprende el revestimiento 59 acústico puede tener un espesor T2 mayor que el espesor T1 del revestimiento 22 que no comprende el revestimiento 59 acústico. El revestimiento 59 acústico puede comprender una hoja 59A frontal perforada, un núcleo 59B atenuador de ruido (por ejemplo, un panal) y una hoja 59C de respaldo. El núcleo 59B atenuador de ruido puede disponerse entre la hoja 59A frontal y la hoja 59C de respaldo. La hoja 59A frontal, el núcleo 59B y la hoja 59C de respaldo pueden estar hechos de una aleación de aluminio adecuada u otro(s) material(es) que tenga(n) una conductividad térmica relativamente buena para que el calor radiante absorbido por la hoja 59C de respaldo pueda conducirse a la superficie 26 exterior de la hoja 59A frontal a través del núcleo 59B. El núcleo 59B puede comprender una estructura tipo nido de abeja de celdas hexagonales.In some examples, such as for an engine leading edge, the liner 22B may comprise an acoustic liner 59. The region of the liner 22 that comprises the acoustic liner 59 may have a thickness T2 greater than the thickness T1 of the liner 22 that does not comprise the acoustic liner 59. The acoustic liner 59 may comprise a perforated front sheet 59A, a noise-attenuating core 59B (e.g., honeycomb), and a backing sheet 59C. The noise attenuating core 59B may be disposed between the front sheet 59A and the back sheet 59C. The front sheet 59A, core 59B and back sheet 59C may be made of a suitable aluminum alloy or other material(s) having relatively good thermal conductivity so that the radiant heat absorbed by the Backing sheet 59C can be guided to the outer surface 26 of the front sheet 59A through the core 59B. The core 59B may comprise a honeycomb structure of hexagonal cells.
La figura 9 es una vista en perspectiva esquemática del interior del borde de ataque de un ala de la aeronave 10 que muestra un diseño de ejemplo de una pluralidad de lámparas 32 de IR del sistema 24 de protección contra el hielo junto con sensores 40 asociados y reflectores 44 de lámpara para formar unidades 60 de calentamiento separadas. Dos o más de dichas unidades 60 de calentamiento pueden distribuirse a lo largo de una longitud (por ejemplo, un tramo) del revestimiento 22A del borde de ataque del ala 12 para proporcionar un calentamiento apropiado a lo largo de la longitud. Por ejemplo, se puede colocar una pluralidad de unidades 60 de calentamiento para formar una o más matrices lineales. De acuerdo con lo anterior, las lámparas 32 de IR de tales unidades 60 de calentamiento pueden configurarse para emitir radiación IR hacia diferentes partes de la superficie 28 interior del revestimiento 22a . Las unidades 60 de calentamiento pueden estar dispuestas entre las nervaduras 62 estructurales que proporcionan soportes localizados para el revestimiento 22A y pueden mejorar la resistencia del sistema 24 a los impactos de aves. Se entiende que el sistema 24 puede usarse para controlar una pluralidad de tales unidades 60 de calentamiento y que algunas o cada unidad 60 de calentamiento puede comprender una o más lámparas 32 de IR como se explicó anteriormente.Figure 9 is a schematic perspective view of the interior of the leading edge of a wing of the aircraft 10 showing an example design of a plurality of IR lamps 32 of the ice protection system 24 together with associated sensors 40 and lamp reflectors 44 to form separate heating units 60. Two or more such heating units 60 may be distributed along a length (e.g., a span) of the leading edge skin 22A of the wing 12 to provide appropriate heating along the length. For example, a plurality of heating units 60 may be arranged to form one or more linear arrays. Accordingly, the IR lamps 32 of such heating units 60 can be configured to emit IR radiation toward different parts of the inner surface 28 of the liner 22a. Heating units 60 may be disposed between structural ribs 62 that provide localized supports for liner 22A and may improve the resistance of system 24 to bird strikes. It is understood that system 24 may be used to control a plurality of such heating units 60 and that some or each heating unit 60 may comprise one or more IR lamps 32 as explained above.
El controlador 36 (véase la figura 2) puede configurarse para controlar cada lámpara 32 de IR y provocar su activación simultánea o por separado. Por ejemplo, el controlador 36 y las lámparas 32 de IR pueden configurarse para permitir que dos o más lámparas 32 de IR se activen al mismo tiempo o por separado en momentos diferentes. En algunas realizaciones, el controlador 36 y las lámparas 32 de IR pueden configurarse para permitir que dos o más lámparas 32 de IR se activen independientemente una de la otra. Las lámparas 32 de IR pueden activarse secuencialmente, por ejemplo. Con referencia a la figura 8, dicha operación secuencial de las unidades 60 de calentamiento en un orden de su posición puede, por ejemplo, permitir que una operación de deshielo se lleve a cabo progresivamente hacia una dirección interior o exterior a lo largo del ala 12 para "descomprimir" una acumulación de hielo del revestimiento 22A. Controller 36 (see Figure 2) can be configured to control each IR lamp 32 and cause them to be activated simultaneously or separately. For example, the controller 36 and the IR lamps 32 can be configured to allow two or more IR lamps 32 to be activated at the same time or separately at different times. In some embodiments, the controller 36 and IR lamps 32 can be configured to allow two or more IR lamps 32 to be activated independently of each other. The IR lamps 32 can be activated sequentially, For example. Referring to Figure 8, such sequential operation of the heating units 60 in an order of their position may, for example, allow a deicing operation to be carried out progressively towards an inner or outer direction along the wing 12. to "decompress" an ice buildup from liner 22A.
La figura 10 es una vista en perspectiva esquemática de un borde de entrada del motor 18 de la aeronave 10 que muestra un diseño de ejemplo de una pluralidad de unidades 60 de calentamiento dispuestas dentro del borde de entrada. La figura 9 muestra una parte del revestimiento 22B del borde de entrada del motor que se corta para mostrar la cavidad 30 interior en la que se pueden disponer las unidades 60 de calentamiento. Las unidades 60 de calentamiento pueden distribuirse de forma circular alrededor de la entrada del motor 18 o disponerse en cualquier ubicación o en la forma circular deseada donde se desee protección contra el hielo. Por ejemplo, se puede colocar una pluralidad de unidades 60 de calentamiento para formar una o más matrices circulares.Figure 10 is a schematic perspective view of a leading edge of the engine 18 of aircraft 10 showing an example design of a plurality of heating units 60 arranged within the leading edge. Figure 9 shows a portion of the engine leading edge liner 22B being cut away to reveal the interior cavity 30 in which the heating units 60 can be arranged. The heating units 60 can be distributed circularly around the inlet of the engine 18 or arranged in any location or in the desired circular shape where protection against ice is desired. For example, a plurality of heating units 60 may be arranged to form one or more circular arrays.
Las figuras 11Ay 11B son vistas transversales esquemáticas que ilustran un ejemplo de panel 64 de acceso para facilitar el reemplazo de la lámpara 32 de IR del sistema 24 de protección contra el hielo. Dichos paneles 64 de acceso pueden proporcionarse en el revestimiento 22 o en cualquier otra estructura adecuada para facilitar el acceso a las lámparas 32 de IR por parte del personal de mantenimiento para el reemplazo de bombillas u otro mantenimiento. El panel 64 de acceso se puede asegurar a través de uno o más sujetadores 66. La figura 11A muestra el panel 64 de acceso asegurado en su lugar y la figura 11B muestra el panel 64 de acceso en el proceso de ser retirado donde se han retirado los sujetadores 66.Figures 11A and 11B are schematic cross-sectional views illustrating an example of access panel 64 to facilitate replacement of the IR lamp 32 of the ice protection system 24. Such access panels 64 may be provided on the liner 22 or any other suitable structure to facilitate access to the IR lamps 32 by maintenance personnel for bulb replacement or other maintenance. The access panel 64 can be secured through one or more fasteners 66. Figure 11A shows the access panel 64 secured in place and Figure 11B shows the access panel 64 in the process of being removed where they have been removed. bras 66.
La figura 12 es un diagrama de flujo de un método 100 de ejemplo para proporcionar protección contra el hielo para el revestimiento 22 de la aeronave. El método 100 puede llevarse a cabo usando el sistema 24 descrito anteriormente u otros sistemas apropiados. Los aspectos del sistema 24 u otros métodos divulgados en este documento también pueden aplicarse al método 100. El método 100 puede comprender: usar una lámpara 32 de IR (por ejemplo, descarga de gas) para emitir radiación IR hacia la superficie 28 interior del revestimiento 22 opuesta a la superficie 26 exterior del revestimiento 22, para calentar la superficie 28 interior del revestimiento 22 (véase el bloque 102); y conducir el calor a través de un espesor T del revestimiento 22 hacia la superficie 26 exterior del revestimiento 22 (véase el bloque 104).Figure 12 is a flow chart of an example method 100 for providing ice protection for aircraft skin 22. Method 100 may be carried out using system 24 described above or other appropriate systems. Aspects of system 24 or other methods disclosed herein may also be applied to method 100. Method 100 may comprise: using an IR lamp 32 (e.g., gas discharge) to emit IR radiation toward the inner surface 28 of the liner. 22 opposite the outer surface 26 of the liner 22, to heat the inner surface 28 of the liner 22 (see block 102); and conducting heat through a thickness T of the liner 22 to the outer surface 26 of the liner 22 (see block 104).
El método 100 puede comprender detectar una temperatura del revestimiento 22 y controlar la lámpara 32 de IR en función de la temperatura detectada del revestimiento 22. La temperatura detectada del revestimiento 22 puede ser una temperatura de la superficie 28 interior del revestimiento 22 obtenida a través del sensor 40, por ejemplo. Controlar la lámpara 32 de IR puede comprender provocar una activación pulsada de la lámpara 32 de IR.The method 100 may comprise detecting a temperature of the liner 22 and controlling the IR lamp 32 based on the detected temperature of the liner 22. The detected temperature of the liner 22 may be a temperature of the inner surface 28 of the liner 22 obtained through the sensor 40, for example. Controlling the IR lamp 32 may comprise causing a pulsed activation of the IR lamp 32.
El método 100 puede comprender el uso de una lámpara 32 de IR para emitir radiación IR hacia una superficie del miembro 52 estructural donde el tratamiento 54 de la superficie reflectante de la superficie del miembro 52 estructural refleja más la radiación IR que el tratamiento 56 de la superficie absorbente de la superficie 28 interior del revestimiento 22. El método 100 también puede comprender dirigir al menos parte de la radiación IR reflejada fuera de la superficie del miembro 52 estructural hacia la superficie 28 interior del revestimiento 22.The method 100 may comprise using an IR lamp 32 to emit IR radiation toward a surface of the structural member 52 where the reflective surface treatment 54 of the surface of the structural member 52 reflects the IR radiation more than the treatment 56 of the surface. absorbing surface of the interior surface 28 of the liner 22. The method 100 may also comprise directing at least part of the reflected IR radiation away from the surface of the structural member 52 towards the interior surface 28 of the liner 22.
En algunos ejemplos del método 100, al menos parte de la radiación infrarroja emitida por la lámpara 32 de IR tiene una longitud de onda dentro del intervalo de aproximadamente 3.8 μm a aproximadamente 4.3 μm. En algunos ejemplos del método 100, al menos parte de la radiación IR emitida por la lámpara 32 de IR tiene una longitud de onda dentro de un intervalo del infrarrojo medio. En algunos ejemplos del método 100, al menos parte de la radiación IR emitida por la lámpara 32 de IR tiene una longitud de onda dentro de un intervalo del infrarrojo cercano. En algunos ejemplos del método 100, al menos parte de la radiación IR emitida por la lámpara 32 de IR tiene una longitud de onda dentro de un intervalo del infrarrojo lejano.In some examples of method 100, at least some of the infrared radiation emitted by the IR lamp 32 has a wavelength within the range of about 3.8 μm to about 4.3 μm. In some examples of method 100, at least part of the IR radiation emitted by IR lamp 32 has a wavelength within a mid-infrared range. In some examples of method 100, at least part of the IR radiation emitted by IR lamp 32 has a wavelength within a near-infrared range. In some examples of method 100, at least part of the IR radiation emitted by the IR lamp 32 has a wavelength within the far infrared range.
El método 100 puede comprender el uso de dos o más lámparas 32 de IR para emitir radiación IR hacia una parte común de la superficie 28 interior del revestimiento 22. El método 100 puede comprender el uso de dos o más lámparas 32 de IR para emitir radiación IR hacia diferentes partes de la superficie 28 interior del revestimiento 22. El método 100 puede comprender activar las dos o más lámparas 32 de IR por separado. El método 100 puede comprender activar las dos o más lámparas 32 de IR secuencialmente en función de sus ubicaciones respectivas. Por ejemplo, más de dos lámparas 32 de IR en una fila pueden activarse secuencialmente en orden, a lo largo de la fila de lámparas 32 de IR.Method 100 may comprise using two or more IR lamps 32 to emit IR radiation toward a common portion of the interior surface 28 of liner 22. Method 100 may comprise using two or more IR lamps 32 to emit radiation. IR toward different parts of the inner surface 28 of the liner 22. The method 100 may comprise activating the two or more IR lamps 32 separately. The method 100 may comprise activating the two or more IR lamps 32 sequentially based on their respective locations. For example, more than two IR lamps 32 in a row may be activated sequentially in order, along the row of IR lamps 32.
En algunos ejemplos en los que el revestimiento 22 comprende el revestimiento 59 acústico, el método 100 puede comprender el uso de la lámpara 32 de IR para emitir radiación IR hacia la hoja 59C de respaldo del revestimiento 59 acústiIn some examples where the liner 22 comprises the acoustic liner 59, the method 100 may comprise using the IR lamp 32 to emit IR radiation toward the backing sheet 59C of the acoustic liner 59.
El método 100 puede comprender enfriar la lámpara 32 de IR mediante la conducción de calor desde la lámpara 32 de infrarrojos al revestimiento 22.The method 100 may comprise cooling the IR lamp 32 by conducting heat from the infrared lamp 32 to the liner 22.
La figura 13 es un diagrama de flujo de otro método 200 de ejemplo para proporcionar protección contra el hielo para el revestimiento 22 de la aeronave. El método 200 puede llevarse a cabo utilizando el sistema 24 descrito anteriormente u otros sistemas apropiados. Las realizaciones del sistema 24 u otros métodos divulgados en este documento también pueden aplicarse al método 200. El método 200 puede comprender: emitir radiación IR hacia la superficie 28 interior del revestimiento 22 opuesta a la superficie 26 exterior del revestimiento 22 para calentar la superficie 28 interior del revestimiento 22, y también hacia una superficie del miembro 52 estructural de la aeronave 10 que no sea el revestimiento 22 (véase el bloque 202); reflejar al menos algo de la radiación IR fuera de la superficie del miembro 52 estructural (véase el bloque 204); dirigir la radiación IR reflejada hacia la superficie 28 interior del revestimiento 22 (véase el bloque 206); y conducir calor a través del espesor T del revestimiento 22 hacia la superficie 26 exterior del revestimiento 22 (véase el bloque 208). El tratamiento 54 de la superficie reflectante de la superficie del miembro 52 estructural puede ser más reflectante de la radiación IR que el tratamiento 56 de la superficie absorbente de la superficie 28 interior del revestimiento 22.Figure 13 is a flow chart of another example method 200 for providing ice protection for the aircraft skin 22. Method 200 may be carried out using the system 24 described above or other appropriate systems. Embodiments of system 24 or other methods disclosed herein may also be applied to method 200. Method 200 may comprise: emitting IR radiation toward the inner surface 28 of the liner 22 opposite the outer surface 26 of the liner 22 to heat the inner surface 28 of the skin 22, and also towards a surface of the structural member 52 of the aircraft 10 other than the skin 22 (see block 202); reflecting at least some of the IR radiation off the surface of structural member 52 (see block 204); directing the reflected IR radiation toward the interior surface 28 of the liner 22 (see block 206); and conducting heat through the thickness T of the liner 22 to the outer surface 26 of the liner 22 (see block 208). The reflective surface treatment 54 of the surface of the structural member 52 may be more reflective of IR radiation than the absorbent surface treatment 56 of the interior surface 28 of the liner 22.
El método 200 puede comprender soportar el revestimiento 22 usando el miembro 52 estructural.The method 200 may comprise supporting the liner 22 using the structural member 52.
La descripción anterior pretende ser solo a modo de ejemplo y un experto en las técnicas pertinentes reconocerá que se pueden realizar cambios en las realizaciones descritas sin apartarse del alcance de la invención divulgada. La presente divulgación puede incorporarse en otras formas específicas sin apartarse del objeto de las reivindicaciones. The foregoing description is intended to be by way of example only and one skilled in the relevant arts will recognize that changes may be made to the described embodiments without departing from the scope of the disclosed invention. The present disclosure may be incorporated in other specific forms without departing from the subject matter of the claims.
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